目前存在一个巨大的市场，那就是只需显示有限数量的资料，信息显示的复杂程度较低的应用领域，估计全球分段显示器市场规模大约为40亿美元。英国Pelikon公司专门生产可简化家用电器、消费电子及工业控制设备的操作，并使其外观富有吸引力的印刷式柔性显示器，它开发的印刷式分段电致发光(printed Segment Electroluminescent, pSEL)显示器是世界首例柔性塑料显示技术。

pSEL集触摸屏UI的简洁性和分段电致发光（EL）易于大量设计的好处于一体，允许将触摸按键直接安装在显示器底下，这种将触摸按键、图标和字段组合在一起的独一无二的1.25mm厚的显示模块，称作InterfaceDisplay。

一、pSEL显示技术

大家知道，无机电致发光材料产生的颜色种类有限，主要是光谱的蓝色和绿色部分，它们效率适中，大约是10-15lm/W，但绝对亮度有限，只有50-200cd。Pelikon公司的pSEL显示器的出现有望扭转这种局面，该公司已经开发出了一种印刷式分段显示，并把它们涂敷到柔性衬底上的多层结构技术。由于显示器是沉积在柔性薄膜上的，因此可以把它覆盖到常规薄膜开关组件上。

使用这种技术，就可以生产带有固定照明段或照明区域的显示器，小到1×1毫米，或者大到厚度低于0.5毫米的柔性衬底中所要求的那样。这种显示器在室外无法使用，因为它的绝对亮度太低，但它在所有室内环境光条件中清晰可读，并且你可以把它调到很低的亮度水平，用于昏暗的条件下。除了开关便利之外，还可以把它设置为只照明那些始终工作的开关选项上的图例，指引用户完成设备的操作。

该技术把光发射材料夹在两个平面电极之间，前面那个电极是透明的，由100-200V、200-1000Hz的交流驱动电压来驱动，因此可以把一些需要同时接通的被照射段连接起来，把它们看作一个段。这些pSEL显示器的主要特点包括：
（1）专门的图标设计，可以生动地再现高质量的信息；
（2）不仅仅局限于平面或规则图形；
（3）可以不同分段显示不同颜色；
（4）范围广阔的高耐久性光学滤波器；
（5）通过UL认证，达到了IEC电气安全标准；
（6）与该公司的驱动电子装置及软件配合使用，可以达到10年，7500H的使用寿命；
（7）从2004年至今，Pelikon已经付运了1500万套产品。

pSEL显示器主要应用有：大小电器，如微波炉、洗衣机、洗碗机；消费电子产品，如遥控、钟表等；手机，如键盘背光照明、键盘等。

1、光学性能：可见度及对比率

Pelikon的pSEL显示器为自己发光型产品，在各种内部发光环境下清晰可见，不需要额外的背光，可以制成外形小巧、结构简单的高质量显示组件。

（1）足够光亮，在80%的内部应用中
按照英国标准协会（BSI）的规定，对于不同建筑物或不同任务中的室内应用，内部照明产品的室内亮度水平达到300lux就足以满足所有应用。

传统上看，照明型显示器一般将亮度作为一个对比参数，然而，对于比较发光和非发光显示器（如EL和LCD）来说，亮度不是很有效。显而易见，对比度（contrast ratio, CR）是一个很有用的测量参数，可以测量出指定显示器在常规环境中ON和OFF状态下的差别。

 （2）pSEL显示器的色度与亮度
使用发光显示器时，显示器的发光区域和非发光区域之间的颜色差别很重要。EL显示器能够发出各种不同类型的光线，可以通过不同颜色的滤光片对发出的光线进行过滤而提高对比度，使OFF状态和ON状态的对比加强。例如，在蓝绿发射器上叠加一个紫色滤光片，就可以产生一个在OFF状态下为紫色，在ON状态下为蓝色的显示器。

（3）用可变亮度提高可见度、用户舒适度和显示寿命
采用Pelikon的驱动方案，可以对显示屏发出的荧光进行精确控制。显示屏的亮度会随着室内光线环境的变化自动的实时改变，由于变化非常流畅，用户几乎觉察不到该调制过程。根据室内光线环境的不同，显示器的驱动功率可以低至日光环境下所需功率的1/10，从而增加了用户的舒适感和显示效率，也延长了手持设备的电池使用寿命。

具体应用中，可以向EL显示产品的亮度调节模式中叠加高达16层显示灰度。使用灰度能够改进显示画面器的鲜活度，能够为用户界面设计工程师提供一个除了动态图标和非动态图标之外的显示选项。EL显示器响应快，开关速度高达3ms，可以在ON和OFF状态之间进行非常准确、无阴影的切换。

（4）180度观看视角
EL显示器能够在整个字段区域提供非常平坦的照明，为用户带来良好的画面对比度和非常流畅的观看体验。同时，广阔的180度观看视角可使显示效果非常舒适，非常具有应用价值。

2、电子性能：驱动及软件协议

Pelikon的EL显示器采用该公司专门设计的ASIC驱动器，是一种高效、低成本的多段EL驱动方案。

（1）模块化的标准电子驱动平台，具有16、32和64个通道选项
Pelikon的专有驱动器ASIC具有三种版本：16通道、32通道、64通道，一个通道可以驱动高达1.7cm2的发光面积。发光区域可以是一个单独的连续发光单元，也可以是由一些独立的、电性能相同的单元组成的区域。对于总面积超过1.7cm2的发光区域，将其通道组合在一起是可行的，例如一个通道驱动高达3.4cm2的发光区域。另外，驱动器ASIC也可以16的为基数组合在一起，驱动高达128个通道。

Pelikon的板上芯片（COB）驱动方案可以为产品设计工程师提供高度民主的灵活性。高压ASIC字段驱动器由一个低成本、低电压的8bit微控制器控制，允许驱动器对所有显示功能的执行进行控制，如动画运行、屏幕设置、亮度控制，极大地降低了终端产品本身的负荷。

（2）驱动电路简单，功耗低
该EL显示器驱动电路的脚距特别小，很容易安装到终端产品的PCB上，无论16通道还是32通道版本，所占PCB面积均不超过4cm2。对于某些小面积显示应用，含PCB和显示面板在内，显示模块的厚度不超过2.5mm。其运行电路的输入电压为2.0-12VDC，大大地简化了终端产品的电源设计。

EL显示器非常适合手持式电池驱动产品，因为其他发光显示器的功耗则相对较大。在发光状态下，根据发光字段的尺寸及数量的不同，EL显示器的效率高达2-6lum/W，消耗的电流可以低至3mA。超低的非发光休眠电流可以低至100nA，具体取决于产品的种类。
    Pelikon为客户开发了专用软件算法，以便产品设计工程师充分发挥EL显示器的功能：高速切换、生动流畅的灰度、各种不同类型的字段规格。

二、InterfaceDisplay的机械性能

Pelikon的EL显示器是世界首例柔性塑料显示器，可以将触摸按键直接安装在显示器底下。这种将触摸按键、图标和字段组合在一起的独一无二的1.25mm厚的显示组件产品称作InterfaceDisplay。其中的金属拱（metal dome）可以提供最佳的正向按键效果，当然，也可以采用传统的薄膜按键结构，或者Pelikon公司的无拱按键阵列（domeless button array）。

1、带金属拱的按键

Pelikon公司的InterfaceDisplay按键共由4层组成（含PCB在内）。其中，金属拱通过胶性物质固定在PCB上。一般来说，当与Pelikon公司的执行层配合使用时，直径为5mm的金属拱已经足以提供良好的按键效果及触摸感。金属拱的上方是一个压力执行层，两者之间的接点通过胶带固定起来，以避免操作过程中移位。EL显示器悬浮在该组件的上面，并通过设备外壳上的定位器，以及/或者连接夹具固定到位。

2、按键及其与显示器的间距

使用5mm金属拱及上述结构时，不要将外壳边缘和按键中心线之间的距离固定在6mm以内的。在按键阵列内部，按键的中心距不能小于9mm。在按键的上方安装图标和显示字段应该特别注意，当压下按键并与金属拱中心的距离为2.5mm时，按键应该能够真正的发挥作用。

3、偏移数据

Pelikon公司的标准型InterfaceDisplay按键在压下的时候会产生0.2mm的偏移。由于采用专门的设计，InterfaceDisplay按键只需要很小的压力就可以很好的工作。按照ASTM F1597-01执行力检测标准，标准InterfaceDisplay按键需要的执行力为145g，与标准移动电话的执行力相似。

4、按键测试

每个InterfaceDisplay按键设计完成后，均需要进行电池测试。被测样品应该能够承受200K次操作，使用频繁的按键应该能够承受500K次操作。按键的操作性是在“ISO按键测试台及其指针（regulation ISO button testing rig and finger tip）”规则指导下进行的，操作频率为2Hz，测试中还要使用反馈环路，以保证整个测试过程中按键的功能性。

5、无拱按键阵列

虽然标准InterfaceDisplay按键通过金属拱来获得适度的触感，低成本和超小型产品也非常重要，Pelikon公司也可以提供无拱按键阵列。由于没有金属拱，整个组件的厚度可以减小到只有0.75mm。与金属拱按键相比，无拱按键阵列的优势表现在执行力（150g cf. 145g）和执行偏移（0.175mm cf. 0.2mm）。虽然无拱按键没有标准键盘的弹性和手感，但是可以在电路中安装一个小型压电发声器，在按键被按下的时候发出“哔哔”声或类似键盘一样的点击声。

6、外加硬质按键

如果需要外加硬质按键，可以将硬质按键直接附加在InterfaceDisplay上面，通过EL面板间接操作金属拱，这样不但有了标准按键的触摸感和点击声，也不会增加操作力。另外，EL面板还可以为键盘进行照明，不再需要其它背光源，就可以看到清晰的图标。

三、EL显示面板的安装

1、将显示器夹到PCB上

Pelikon公司的EL显示器为对字段显示，每一个字段均需进行电连接。具体连接方法是将显示器上的印刷连接盘与驱动器PCB上表面的相关电极焊盘对应起来，再用弹性夹或螺丝将它们夹持在一起，从而允许小电流操作，不再需要焊接处理。

根据设备尺寸和几何形状的不同，PCB通常当作能够提供适当硬度的衬底对待，可以将显示器与PCB用弹性夹或螺丝夹具持在一起。使用螺丝固定时，通常还需要一个适应层（一般采用橡胶垫圈），保证在整个产品使用周期内均保持一定的夹持力。

2、连接盘间距

显示器的外围必须安排一定的连接盘。根据夹持方法的不同，采用弹性夹固定时，连接盘应采用方框状的准直阵列；采用螺丝夹具持时，应连接盘安排在显示器边缘周围，并采用各种可能的形状。

由于Pelikon公司的EL显示器采用的是印刷工艺，连接盘之间的间隔很容易控制，可以满足各种不同应用的需求。但是，Pelikon公司推荐大家采用2.54mm盘间距(1.44mm连接盘， 1.10mm间隔)，该尺寸能够与显示器淀积工艺的容差，以及现成测试仪连接阵列的容差实现良好的匹配。对于小型显示器或连接区域极度有限的应用来说，可以将连接盘的间距缩小至1mm。

3、弹性夹设计及尺寸

几乎所有只要外形适当的低成本不锈钢弹簧夹均可用于EL显示器组装方案，但是夹子的外形必须小，并且容易安装，同时必须其将对显示器表面可能造成的伤害降低到最小。

4、螺丝夹具设计及尺寸

由于连接区域不受接触盘直线阵列的限制，螺丝夹具持方式为显示器外形及轮廓设计提供了很大的自由度。该夹具设计方案的可行性将通过显示产品设计及其使用的材料进行检测。如果使用适当模量和蠕变阻抗的工程塑料，或者金属的话，不用螺丝仅仅通过一个简单的咬合设计也可以获得足够的夹持力。对其它情况，夹持螺丝之间应间隔25mm，允许每一对夹持螺丝之间排列10-12个连接盘。

5、其它夹持方法

弹性夹和螺丝夹具是连接EL显示器和PCB的标准方法，如果设备设计要求新颖的几何外形或小型连接方案的话，也可以采用其它方法。例如，可以用薄金属夹弯曲在显示器组件的周围的方法，或者使用Z-axis胶粘带将显示器胶在PCB上。由于显示器在一定时间范围内可以承受高达1250C的高温，也可以考虑使用热压机(hot bar)或热溶胶(heat cured bounding agent)将显示器结合在PCB上。

四、InterfaceDisplay技术前景

随着电子设备智能化程度的提高，信息设备显示终端的市场越来越大，它们往往只需显示有限数量的资料，信息显示的复杂程度较低，这就为分段显示市场提供了广阔的发展空间。

Pelikon公司的营销主管Chris Barnardo表示，全球分段非多路复用显示器市场的规模大约为40亿美元。Pelikon在那些只需要非多路复用驱动分段显示器的家电和消费产品专用显示器领域占了一席之地。使用这种技术，你可以生产带有固定照明段或照明区域的显示器，小到1×1毫米，或者大到厚度低于0.5毫米的柔性基片中所要求的那样。

目前，Pelikon公司已经开发出了一种32通道ASIC，配合这种印刷模式技术从小到一个电池的电源来产生驱动电压。该ASIC包括一个微控制器核心，Pelikon公司可以把整个产品作为一个定制选件来封装，附带定制的显示模式和软件。用户可以把此类显示器用在遥控器、音响设备或机顶盒上，作为真空荧光显示器的小体积替代品。

原文刊登在《无线电技术》http://www.wxdjs.com，翻译：张英儒。